Perbezaan dalam daya paduan antara serbuk yang berbeza adalah disebabkan oleh jenis dan kekuatan daya antara zarah (daya van der Waals, daya kapilari, daya elektrostatik, dll.), dan faktor pengaruh terasnya termasuk saiz zarah, kekasaran permukaan, kandungan lembapan dan sifat bahan, menghasilkan daya kohesi yang boleh menjangkau beberapa susunan magnitud (dari ¹⁻⁻⁻⁻⁻⁻⁶⁻⁻⁶⁻⁻⁻10⁶ magnitud. N). Perbezaan ini boleh digambarkan secara kuantitatif melalui indeks ciri pengagregatan, tegangan permukaan dan model pembetulan kekasaran.
Saiz zarah: 5um ialah sempadan utama untuk kekuatan daya padu
Serbuk ultra halus dengan saiz zarah kurang daripada 5um mempunyai indeks ciri pengagregatan yang meningkat dengan ketara disebabkan oleh luas permukaan spesifiknya yang besar dan daya van der Waals yang menguasai daya padu. Eksperimen telah menunjukkan bahawa apabila diameter zarah berkurangan daripada 10 μ m kepada 2 μ m, nombor aglomerasi (nisbah daya interaksi zarah kepada graviti) boleh dinaikkan sebanyak tiga urutan magnitud, mengakibatkan peralihan serbuk daripada keadaan "aliran bebas" kepada keadaan "aglomerasi kuat".
Contohnya, kesepaduannano titanium dioksida(saiz zarah~20nm) adalah lebih daripada 100 kali ganda daripada titanium dioksida bersaiz mikrometer, disebabkan oleh perkadaran atom terdedah yang tinggi pada permukaan zarah halus dan interaksi antara molekul yang lebih kuat. Untuk serbuk dengan saiz zarah lebih besar daripada 5 μ m, daya graviti melebihi daya van der Waals, dan daya kohesi terutamanya ditentukan oleh gigitan mekanikal dan geseran. Indeks ciri aglomerasi adalah hampir 1, dan kebolehlilirannya adalah baik.
Kekasaran permukaan: "pengurang kohesif" untuk serbuk kering
Daya kohesi zarah permukaan licin terutamanya berasal daripada interaksi antara molekul langsung, manakala protrusi mikro (kekasaran>10nm) pada permukaan serbuk sebenar melemahkan kesan ini dengan ketara. Pengiraan teori menunjukkan bahawa lekatan kering manik kaca kasar hanya 1/10 daripada sfera licin, kerana badan cembung mikro melindungi van der Waals daya, mengurangkan kawasan sentuhan berkesan kepada kurang daripada 10% daripada kawasan ketara. Sebagai contoh, serbuk aluminium sfera (kekasaran permukaan Ra=0.1 μ m) dikisar melalui aliran udara mempunyai daya kohesi 40% lebih rendah dan peningkatan kebolehliliran yang lebih ketara daripada serbuk aluminium tidak teratur (Ra=1.2um) dikisar dengan pengisaran mekanikal.
Kandungan lembapan: daya kapilari mencetuskan "langkah seperti pertumbuhan" daya padu
Sebilangan kecil air (<5%) akan membentuk jambatan cecair antara zarah, menjana kohesi kapilari jauh melebihi keadaan kering. Untuk serbuk manik kaca, menambahkan lembapan 0.5% boleh meningkatkan daya padu daripada 10 ⁻⁵ N kepada 10 ⁻² N, yang ditentukan oleh formula cap-2 πγ LVRcos θ, di mana tegangan permukaan γ - LV dan sudut sentuhan θ adalah parameter utama. Sebagai contoh, daya kohesi pasir kuarza dalam keadaan kering hanyalah 0.01N. Selepas menambah air kepada 2%, daya padu boleh mencapai 0.3N disebabkan oleh penyambungan kapilari, yang mencukupi untuk membentuk struktur "istana pasir" yang stabil. Tetapi apabila kandungan lembapan melebihi 15%, zarah-zarah diselubungi sepenuhnya oleh filem air, dan daya kapilari berkurangan, manakala daya kohesi menjadi dikuasai oleh daya apungan.
Sifat bahan: tegangan permukaan dan kesan pengawalseliaan kumpulan kimia
Perbezaan tenaga permukaan bahan yang berbeza menghasilkan nilai asas kohesi yang berbeza. Contohnya, serbuk logam (seperti serbuk kuprum, tenaga permukaan γ _SV-1J/m ²) mempunyai kekuatan kohesi 30 kali lebih tinggi daripada serbuk polimer (seperti polietilena, γ _SV-0.03J/m ²). Serbuk yang mengandungi kumpulan berfungsi khas (seperti silika terhidroksilasi) mempunyai kohesi yang lebih daripada 50% lebih tinggi daripada serbuk bukan kutub yang serupa disebabkan oleh ikatan hidrogen. Resin berasaskan air seperti SV-6145 boleh meningkatkan kebolehaliran salutan sambil mengekalkan lekatan dengan mengurangkan kohesi (sambil mengekalkan kumpulan berlabuh). Prinsip reka bentuk adalah menggunakan kumpulan tenaga permukaan rendah untuk melemahkan daya tarikan antara zarah.
SAT NANO ialah pembekal serbuk oksida terbaik di China, kami boleh menawarkan saiz zarah nano dan zarah mikro. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan tentang serbuk al2o3, serbuk tio2 dan serbuk sio2, sila hubungi kami di sales03@satnano.com
